熊志宏 蒋中维 丁小兵

摘 要：目前，大部分游艇的船体及部分配件多以玻璃钢等高性能复合材料制成。游艇船体成型脱模后，在边缘等处往往都留有毛边。人工去除毛边的方法存在生产效率低、精度不高、环境污染等问题。因此，针对这些问题，很有必要研制一款游艇船体切边机以提高游艇在去除船体毛边时的效率和加工质量，降低成本和污染，改善工作环境。

关键词：复合材料；游艇船体；切边机

目前，普通游艇、商务艇、公务艇等游艇的船体及部分配件多以玻璃钢等高性能复合材料制成。高性能复合材料在制造模具中固化成型脱模后，在边缘等处往往都留有毛边。由于各型号游艇船体尺寸不一，相关配件更是具有非标性，现阶段湖南省益阳市一些游艇生产制造企业，去除毛边的方法多为人工手持电锯进行切除。

人工去除毛边的方法存在生产效率低、精度不高、操作不当易产生废品、产生的大量粉尘难于收集和处理等问题。这严重影响了加工质量，增加了生产成本，造成环境污染并威胁工人健康。因此，针对这些问题，很有必要研制一款游艇船体切边机以提高游艇在去除船体毛边时的效率和加工质量，降低成本和污染，改善工作环境[1-2]。

1 切边机的研制准备

项目组已深入湖南益阳某游艇制造有限公司等3家企业进行实地调研和考察，了解了企业的实际需求和高性能复合材料游艇船体切边机研制的技术难点，收集和积累大量的数据和资料。拟研制的高性能复合材料游艇船体切边机以替代纯人工作业，要求效率高、精度高，操作方便安全，有效降低粉尘污染，改善工人作业环境。

本高性能复合材料游艇船体切边机拟解决以下技术关键：

（1）不同型号游艇船体切边高度不一时设备的通用性。不同型号的游艇毛边高度约为1.3m～2.3米不等，跨度较大。在保证加工效率和精度的同时，研制通用于不同游艇切边高度的系列设备是本项目拟解决的主要问题。

（2）切割船体毛边时产生的大量粉尘颗粒物的收集与处理。在切割玻璃钢等高性能复合材料的船体毛边时时不可避免会产生大量的粉尘颗粒污染物。扩散在空气中的粉尘颗粒，不但污染环境，而且严重威胁作业工人健康。如何有效收集和处理作业时产生的粉尘污染，改善工人作业环境是本项目着重解决的问题之一。

主要切入点：拟实现益阳市游艇制造企业在游艇船体毛边切割时由纯人工作业升级为機械设备自动化 /半自动化作业，提高效率和精度，操作方便安全，降低成本和污染，改善工人作业环境。

主要目标：研制一台高性能复合材料游艇船体切边机，以实现船体毛边切割作业的机械设备自动化/半自动化，根据实际情况应用并逐步推广。

2 切边机的研制过程

（1）方案制定：深入地方企业进行实地调研和考察，在收集和积累大量的前期资料基础上，明确实际设计需求和技术难点，制定设计方案，与企业相关技术人员对设计方案进行方案论证，并最终确定技术方案。

（2）样机试制：样机试制包括虚拟样机和实物样机试制。通过虚拟样机的试制与虚拟仿真，探讨方案是否合理，功能是否符合预期要求，进一步对设计进行完善和修改，最终定型后加工试制实物样机。实物样机制成后，安装调试后，进行作业实验，检验其功能是否达到预期要求。如有需要可继续对设计方案和样机做出进一步完善和调整，使其达到预期设定的功能和目标。

本研究最后研制的高性能复合材料游艇船体切边机虚拟样机如下图所示。

该样机由机架大板、导轨、滑块、锯片电机、电动推杆、靠轮、水箱、潜水泵等34个零部件构成。由电动推杆带动锯片电机完成切割高度的调整，电动推杆行程500mm，推力1300N，速度7mm/s，锯片电机额定功率1.1KW，频率50Hz，安装尺寸100×125mm，安装孔径10mm，同步转速2800r/min。同时，使用目前工厂普遍接受的冲水法，减少切割产生的粉尘，降低污染，本机器基本实现了切割的半自动化。

3 结论

本项目拟研制的高性能复合材料游艇船体切边机具有良好的市场前景，仅湖南省益阳市内而言，就有两家游艇制造生产企业有这方面的需求，为本机器的潜在收益用户。本项目研制的成果，在一定程度上能够提高益阳市游艇制造企业的生产效率和质量，降低成本，改善工人作业环境。这既提高了企业效益，落实环保，又体现了企业对员工的人文关怀，更为打开省内甚至国内市场树立一个良好的示范。

参考文献：

[1]丁浩，范银华，杨燕，王玉珍，王茂.珠海市25家游艇制造企业职业卫生现况调查[J].职业与健康，2017，33（09）：1165-1168.

[2]陈阳波，张火明，熊英，黄宁华.精益生产在游艇制造过程中的应用研究[J].中国计量学院学报，2015，26（02）：188-193.

作者简介：熊志宏（1989-），男，湖南益阳人，硕士，助教，研究方向：机械工程。